采用VMD和归一化峭度的钢管混凝土柱内部脱空缺陷识别方法

提出一种基于变分模态分解(VMD)与归一化峭度的钢管混凝土柱内部脱空缺陷识别方法.首先,采用VMD分解响应信号;然后,选取加权峭度值大于平均值的模态分量作为有效分量并进行信号重构;对重构后的信号求取Teager能量算子(TEO)并进行快速傅里叶变换(FFT);最后,对经FFT处理的TEO值进行归一化峭度求解.通过数值算例和动力试验对文中方法的有效性和准确性进行验证.研究结果表明:文中方法对钢管混凝土柱内部损伤位置的识别效果较好,且不依赖于原始未损工况的基准信息.

隧道二次衬砌脱空缺陷治理方法研究

文章介绍了治理隧道二次衬砌脱空缺陷的注浆处理工艺,并依托地质雷达检测对比了注浆前后的效果。实践证明,选用注水泥净浆的方法治理缺陷具备工艺简单、成本低、操作难度小等优势,而注微膨胀砂浆的方法具有易一次注满、修补效果好的优势。两种方法各有优劣,项目应根据隧道脱空缺陷的实际情况合理选择注浆方式,经济、快速地治理缺陷。

带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的滞回性能研究

为研究环向脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下抗震性能的影响,进行了12个钢管混凝土试件(包括8个带缺陷试件、2个无脱空试件以及2个空钢管对比试件)在恒定轴压力和反复弯扭耦合荷载作用下的滞回性能试验。试验主要参数为:脱空率、弯扭比和轴压比。基于试验结果考察了带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下的破坏模态,并分析了脱空对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度和耗能等力学指标的影响规律,结果表明:环向脱空缺陷的存在会改变钢管混凝土构件的破坏模态,并使试件的承载力、刚度和耗能能力有不同程度的降低。同时,建立钢管混凝土压弯扭构件的有限元模型,分析环向脱空对构件承载力系数,以及钢管与核心混凝土接触时刻的影响规律,在此基础上提出相关工程建议。

蜗壳钢衬下混凝土脱空缺陷检测中中子无损探测法的应用

在水利水电工程中经常有用钢板做里衬的混凝土结构物,由于某些原因,这些结构物里经常存在脱空缺陷,需要采取一些无损检测技术来确定是否存在缺陷及其位置、大小等,为随后的处理提供科学的依据。笔者采用中子无损探测技术,对大渡河某水电站压力管道中蜗壳刚衬下混凝土进行脱空工程检测,结果表明该刚衬下混凝土存在部分脱空区,并查明了脱空区面积大小及其深度范围,说明中子无损探测技术在该水电站蜗壳钢衬混凝土结构物脱空缺陷检测上达到了理想的应用效果。

CFRP包裹带脱空缺陷钢管混凝土短柱的轴压性能分析

为了探究碳纤维布(CFRP)包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的轴压性能和受力机理,通过ABAQUS有限元分析软件,建立了轴压作用下CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的力学性能有限元分析模型,对CFRP包裹不同脱空形式下圆钢管混凝土轴压短柱进行了系统的参数分析。研究参数主要包括:钢材屈服强度、混凝土强度、径厚比(D/t)、CFRP抗拉强度、包裹层数和脱空率等,探讨了CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土轴压短柱的有效加固机制,揭示了轴压下CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的基本受力机理和典型破坏模式。研究结果表明,采用CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱能够较好地提高其变形能力,试件轴压承载力随着钢材屈服强度、混凝土强度、CFRP抗拉强度以及包裹层数的提高而显著提高,随着脱空率和径厚比的增大而逐步降低。研究结果将为提升带脱空缺陷的钢管混凝土结构性能提供科学依据。

基于Revit的堆石坝脱空缺陷体积估算模型

为估算白云水库堆石坝脱空缺陷体积,使用探地雷达进行无损探测,以Revit为平台开发,使用C#编程语言连接SQL Server数据库、调用Matlab函数库,使用XAML语言进行用户界面设计,开发脱空域图像模拟及体积计算插件。通过数据的读取与计算,程序绘制各测区脱空域三维模型,呈现其体积信息,最终拟合出高频率探地雷达求取混凝土面板下脱空缺陷体积的函数表达式。经过实地测量验证,拟合公式具有较高的精度,根据体积总量采取灌浆法处理方案,脱空病害得到基本消除。

带圆弓形脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的滞回性能试验研究

为研究圆弓形脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下抗震性能的影响,进行了16个钢管混凝土试件(包括8个带脱空缺陷试件、6个无脱空试件和2个空钢管对比试件)在恒定轴压力和反复弯扭耦合荷载作用下的滞回试验,主要试验参数为:脱空率、轴压比和弯扭比。基于试验结果,考察了脱空缺陷对钢管混凝土压弯扭试件破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和应变发展等的影响,结果表明:圆弓形脱空缺陷对钢管混凝土试件滞回曲线的形状影响不大,但会导致其达到极限荷载后的强化段刚度有所降低。试件的承载力、刚度和耗能能力均随着脱空率的增大而有所降低。变化轴压比对带缺陷试件的力学性能影响并不显著,而随着弯扭比的增大,脱空缺陷对试件极限承载力、刚度和耗能能力的影响有趋于显著的趋势,表明相较于受扭作用,脱空对钢管混凝土受弯性能的影响更为显著。

带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土构件抗弯性能研究

在合理地选择材料本构模型和接触模型并考虑材料和几何非线性的基础上,建立了带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土受弯构件的有限元模型,并利用试验结果验证了有限元模型的可靠性。利用数值模型对带脱空缺陷的钢管混凝土构件在纯弯作用下的全过程工作机理进行了细致剖析,明晰了球冠形脱空缺陷对构件抗弯性能的影响机理。结果表明球冠形脱空缺陷的存在降低了钢管对混凝土的约束效应,使混凝土开裂严重以及加剧了钢管的局部屈曲从而降低了构件的抗弯承载力。基于以上分析,研究了影响约束效应的相关参数对带缺陷的钢管混凝土构件的抗弯承载力以及弯矩-挠度关系曲线的影响规律,并在此基础上提出了考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土抗弯极限承载力的简化计算公式,可为相关工程实践提供参考。

考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土压弯剪力学性能分析与实用设计方法

完成了12根带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯剪复合作用下的滞回试验,考察了脱空缺陷对试件破坏模态、滞回曲线、极限承载力、耗能和延性的影响。建立了带脱空缺陷的钢管混凝土压弯剪试件的有限元分析模型,采用试验数据验证了有限元模型的可靠性。利用有限元模型分析了带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯剪复杂受力作用下的工作机理,揭示了缺陷对钢管与混凝土之间相互作用的影响规律,并系统分析了含钢率、钢材屈服强度、剪跨比、轴压比和混凝土强度等参数对带缺陷试件抗剪承载力的影响规律。在参数分析的基础上,提出了用于区分试件剪切破坏和弯曲破坏的界限剪跨比,回归了考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土压弯剪承载力实用计算公式,可为相关规范的制定或修订提供依据。

冲击回波波动能量法在某水电站钢管脱空缺陷检测中的应用

水工地下压力管道在施工过程中,钢管与外包混凝土之间容易形成脱空缺陷。以往通常采用冲击回波法对信号时域及频域进行分析,评价钢管与混凝土的脱空缺陷。由于压力钢管较薄,信号识别与分析较为困难,影响该方法的应用。文章介绍了采用检测冲击回波波动能量的方法进行钢管缺陷评价的原理、方法及应用实例,弥补了冲击回波法采用时域及频域信号进行缺陷判定方法中的不足。

带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能及计算方法研究

为研究球冠形脱空对椭圆钢管混凝土短柱轴压性能的影响,该文通过带球冠形脱空椭圆钢管混凝土试件的破坏形态、轴压承载力、初始刚度和延性等性能在球冠形脱空影响下的变化规律,揭示了带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土轴压短柱的截面应变分布和核心混凝土强度特征,最终基于脱空特征对椭圆核心混凝土约束状态的影响机理,提出截面约束分区模型,推导并验证了考虑球冠形脱空影响的椭圆钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式。研究发现:核心混凝土破碎和斜向剪切、钢管局部鼓曲与凹陷以及试件的整体弯曲破坏是带球冠形脱空椭圆钢管混凝土轴压短柱的主要破坏形态;脱空缺陷的存在将削弱椭圆钢管与核心混凝土的相互作用,进而降低其轴压承载力、初始刚度和延性。

CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST短柱的偏压受力性能

为了获悉碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)条带对带脱空缺陷圆钢管混凝土(concrete filled steel tube,CFST)短柱的修复加固作用,文章通过ABAQUS软件建立了偏压下CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST短柱的数值分析模型,并通过现有试验数据验证了模型的准确性,进而分析了偏心率、钢材强度、混凝土强度、径厚比、CFRP强度、CFRP包裹层数及脱空比等关键参数对偏压构件承载力、破坏模式等基本力学指标的影响规律。研究结果表明:偏压下CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST短柱的主要破坏模式包括钢管屈曲、CFRP断裂及混凝土压溃;CFRP条带包裹可以明显提高带脱空缺陷CFST短柱的承载力和延性;构件偏压极限承载力随着钢材强度、混凝土强度及CFRP包裹层数的增加而提高,随着脱空比、径厚比及偏心率的提高而降低。研究结果可为CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST柱的设计和应用提供科学依据。

基于物联网的钢管混凝土脱空缺陷智能检测技术研究

据统计,实际钢管混凝土结构由于各类因素普遍存在脱空缺陷问题,因此有必要对钢管混凝土结构/构件的脱空情况进行检测评估,以规避实际工程因此形成的重大安全隐患。然而传统脱空检测技术往往存在操作烦琐、危险性高、准确度低等弊端,为此文章基于物联网技术,结合智能机器人和超声检测,提出了一种安全、高效、精确的新型检测技术,为实际钢管混凝土结构脱空问题的诊断和防治提供了可靠的技术支撑,具有较大的应用前景和经济价值。

探地雷达在隧道工程脱空缺陷及处理检测中的分析与应用

科学技术的不断发展，推动了我国隧道工程脱空缺陷检测技术的进步，探地雷达逐渐代替了传统的检测方法，被应用到我国的隧道工程脱空缺陷检测中，其不仅提高了检测结果的准确性和科学性，而且有效降低了工作人员的工作量，提高了工作效率。

中子法无损检测水力发电站转轮室钢衬混凝土脱空缺陷

利用中子法对福建某水力发电站4号机组转轮室钢衬板外围砼脱空缺陷进行了全面探查.结果与实际情况基本吻合,达到了工程要求,为脱空灌浆处理提供了指导.

环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点滞回性能试验研究

为研究环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点的抗震性能,完成了12根节点试件在主管受恒定轴拉力与支管受轴向往复荷载作用下的滞回试验,基于试件破坏模式、荷载-位移滞回关系和应变发展考察了采用环口板加强带脱空缺陷T型节点试件的效果,并对比分析支主管直径比和主管径厚比对试件加强效果的影响。试验结果表明:采用环口板加强T型节点有效抑制了脱空缺陷导致的主管塑性变形,并实现带缺陷T型节点承载力、刚度、延性和耗能能力的完全恢复,甚至优于相应的无脱空试件,其中加强试件的承载力较带脱空缺陷试件提升12.6%以上,较无脱空试件提升6.5%以上,表明经合理设计的环口板加强措施能够弥补脱空缺陷对节点抗震性能的不利影响。

隧道二次衬砌脱空缺陷预控技术研究

随着我国交通建设的蓬勃发展,越来越多的公路、铁路隧道建成并投入运营,不少隧道二次衬砌出现厚度不足、脱空、渗漏水等缺陷,大大降低了隧道结构服役性能,后期的整治处理工作较为繁琐,工作量大,对交通运营造成一定的影响。结合浩吉铁路崤山隧道,通过对衬砌台车工装改进,多窗口投料,增设液位报警器、带模注浆、跟管养护等防控装置,设计了一种隧道二次衬砌脱空缺陷预控技术。工程实践表明,该方法有效减少了隧道衬砌脱空缺陷,保证了隧道二次衬砌的施工质量。

栓钉加强带脱空缺陷的钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱抗震性能的影响,设计制作3种不同内部构造的钢管混凝土柱,进行低周往复加载试验,研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱的破坏模式、滞回性能、水平承载力、转角延性系数、刚度和承载力退化以及耗能能力等的影响规律。结果表明:脱空缺陷显著降低了钢管对核心混凝土的约束效应,减弱了二者协同工作能力,致使柱的承载力和转角延性系数相较于无缺陷钢管混凝土柱分别降低了16.29%和33.03%;在钢管内布置栓钉能显著提高钢管对混凝土的约束效应,促进钢管与核心混凝土的协同工作,使具有脱空缺陷的钢管混凝土柱的承载力提高5.63%,而对转角延性系数的提高更为明显,达到了9.05%。同时,增设栓钉可以使环状脱空缺陷钢管混凝土柱的累积耗能提高15.19%。

碳纤维增强复材间隔包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的偏压受力性能

为揭示带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱在碳纤维增强复材(CFRP)间隔包裹下的偏压性能和受力机理,通过ABAQUS软件建立了偏压作用下CFRP间隔包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的数值分析模型,对CFRP间隔包裹均匀脱空及球冠形脱空两种截面脱空形式下的圆钢管混凝土偏压短柱进行了系统的参数分析。研究包括偏心率、钢材强度、混凝土强度、径厚比、CFRP强度、CFRP包裹层数、CFRP包裹间距和脱空比等参数对构件偏压性能的影响,分析了偏压下CFRP部分包裹存在脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的受力机理和破坏模式。结果表明:CFRP间隔包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱在偏压作用下主要破坏模式为钢管局部屈曲、CFRP断裂和混凝土局部压溃;CFRP间隔包裹可较好地提高构件延性,其偏压极限承载力随着材料强度和CFRP包裹层数的增加而提高,随着脱空比、径厚比、偏心率和CFRP包裹间距的提高而降低。

脱空缺陷对圆端形椭圆钢管混凝土T形相贯节点轴压性能影响

圆端形椭圆钢管混凝土在桥拱和桁架等结构中逐步被推广应用,然而由于施工工艺、服役环境和材料缺陷等不利因素,可能导致其出现脱空缺陷。为研究脱空缺陷对圆端形椭圆钢管混凝土相贯节点受力性能的影响,设计了10个圆端形椭圆钢管混凝土T形相贯节点并进行节点的支管加载轴压性能试验,研究脱空率、相贯类型和主支管径比等参数对其在支管轴压荷载下破坏模式、承载力、刚度和延性的影响,揭示了节点域应变分布规律和典型受力特征,并基于组件法和节点破坏机理,提出考虑脱空缺陷影响的圆端形椭圆钢管混凝土T形相贯节点支管受压的承载力计算方法。结果表明:脱空缺陷的存在会削弱圆端形椭圆钢管混凝土T形相贯节点的承载力和刚度,并随着脱空率的增大,节点的承载力和刚度持续减小;由于脱空缺陷和支管轴压荷载影响,带脱空缺陷圆端形椭圆钢管混凝土T形相贯节点可能出现支管受压屈曲、主管脱空区局部凹陷和主管挠度过大等破坏现象;提出的理论计算方法可准确预测带脱空缺陷圆端形椭圆钢管混凝土T形节点在支管受轴力作用下的承载力。